并发栅栏CyclicBarrier---简单问
并发栅栏CyclicBarrier---简单问
背景：前几天在网上看到关于Java并发包java.concurrent中一个连环炮的面试题，整理下以备不时之需。
CyclicBarrier简介：
栅栏类似于闭锁，它能够阻塞一组线程直到某个事件发生；它与闭锁(CountDownLatch)的区分关键在于，闭锁是所有线程等待一个外部事件的发生；而栅栏则是所有线程相互等待，直到所有线程都到达某一点时才打开栅栏，然后线程可以继续执行。
问题：
如果想实现所有的线程一起等待某个事件的发生，当某个事件发生时，所有线程一起开始往下执行的话，有什么好的办法吗？
回答：
可以使用栅栏，Java并发包中的CyclicBarrier。
又问：
你知道CyclicBarrier的实现原理吗？
回答：
CyclicBarrier.await方法调用CyclicBarrier.dowait方法，每次调用await方法都会使计数器-1，当减少到0时就会唤醒所有的线程。(计数器count就是线程总数,CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(100);)最核心的部分就是 int index = --count; 和 nextGeneration();方法。
1 public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
2 try {
3 return dowait(false, 0L);
4 } catch (TimeoutException toe) {
5 throw new Error(toe); // cannot happen
6 }
7 }
1 public int await(long timeout, TimeUnit unit)
2 throws InterruptedException,
3 BrokenBarrierException,
4 TimeoutException {
5 return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
6 }
1 private int dowait(boolean timed, long nanos)
2 throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
3 TimeoutException {
4 final ReentrantLock lock = this.lock;
5 lock.lock();
6 try {
7 final Generation g = generation;
8
9 if (g.broken)
10 throw new BrokenBarrierException();
11
12 if (Thread.interrupted()) {
13 breakBarrier();
14 throw new InterruptedException();
15 }
16
17 int index = --count; // 最核心的部分就是此处1
18 if (index == 0) { // tripped
19 boolean ranAction = false;
20 try {
21 final Runnable command = barrierCommand;
22 if (command != null)
23 command.run();
24 ranAction = true;
25 nextGeneration(); // 最核心的部分就是此处2
26 return 0;
27 } finally {
28 if (!ranAction)
29 breakBarrier();
30 }
31 }
32
33 // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
34 for (;;) {
35 try {
36 if (!timed)
37 trip.await();
38 else if (nanos > 0L)
39 nanos = trip.awaitNanos(nanos);
40 } catch (InterruptedException ie) {
41 if (g == generation && ! g.broken) {
42 breakBarrier();
43 throw ie;
44 } else {
45 // We're about to finish waiting even if we had not
46 // been interrupted, so this interrupt is deemed to
47 // "belong" to subsequent execution.
48 Thread.currentThread().interrupt();
49 }
50 }
51
52 if (g.broken)
53 throw new BrokenBarrierException();
54
55 if (g != generation)
56 return index;
57
58 if (timed && nanos <= 0L) {
59 breakBarrier();
60 throw new TimeoutException();
61 }
62 }
63 } finally {
64 lock.unlock();
65 }
66 }
1 private void nextGeneration() {
2 // signal completion of last generation
3 trip.signalAll();
4 // set up next generation
5 count = parties;
6 generation = new Generation();
7 }
又问：
除此之外，您还知道其它的实现方式吗？
回答：
方案1：读写锁，刚开始主线程获取写锁，然后所有子线程获取读锁，然后等事件发生时主线程释放写锁；
方案2：CountDownLatch闭锁，CountDownLatch初始值设为1，所有子线程调用await方法等待，等事件发生时调用countDown方法计数减为0；
方案3：Semaphore，Semaphore初始值设为N，刚开始主线程先调用acquire(N)申请N个信号量，其他线程调用acquire()阻塞等待，等事件发生时同时主线程释放N个信号量。
CountDownLatch闭锁实现模拟如下：
1 import java.util.concurrent.CountDownLatch;
2
3 public class CountDownLatchDemo {
4
5 /**
6 * 模拟老爸去饭店
7 */
8 public static void fatherToRes()
9 {
10 System.out.println("老爸步行去饭店需要3小时。");
11 }
12
13 /**
14 * 模拟老妈去饭店
15 */
16 public static void motherToRes()
17 {
18 System.out.println("老妈挤公交去饭店需要2小时。");
19 }
20
21 /**
22 * 模拟我去饭店
23 */
24 public static void meToRes()
25 {
26 System.out.println("我乘地铁去饭店需要1小时。");
27 }
28
29 /**
30 * 模拟一家人到齐了
31 */
32 public static void togetherToEat()
33 {
34 System.out.println("一家人到齐了，开始吃饭");
35 }
36
37
38 private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
39
40 public static void main(String[] args) throws InterruptedException
41 {
42
43 new Thread()
44 {
45 public void run()
46 {
47 fatherToRes();
48 latch.countDown();
49 };
50 }.start();
51 new Thread()
52 {
53 public void run()
54 {
55 motherToRes();
56 latch.countDown();
57 };
58 }.start();
59 new Thread()
60 {
61 public void run()
62 {
63 meToRes();
64 latch.countDown();
65 };
66 }.start();
67
68 latch.await();
69 togetherToEat();
70 }
71 }
又问：
您觉得这些方式里哪个方式更好呢？
回答：
CountDownLatch闭锁是等待一组线程执行完毕后才能继续执行；
CyclicBarrier栅栏是能让一组线程达到一个同步点时被阻塞，直到最后一个线程达到，阻塞才会消失，其是可以循环使用的；
Semaphore信号量是只允许一定数量的线程同时执行，一般用来限制访问资源的线程数量。
又问：
如果你这个时候依然可以说出来你自己更好的实现方式，那么面试官肯定还会揪着这个继续问你。
